ANALISIS PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI 3 FASA 20 HP DENGAN PERBANDINGAN KONTROL PI DAN PID
SKRIPSI
oleh
DIMAS DHARMAWAN NIM 071910201041
PROGRAM STUDI STRATA-1 TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JEMBER
i
ANALISIS PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI 3 FASA 20 HP DENGAN PERBANDINGAN KONTROL PI DAN PID
SKRIPSI
diajukan guna melengkapi skripsi dan memenuhi syarat-syarat untuk menyelesaikan Program Studi Teknik Elektro (S1)
dan guna mencapai gelar Sarjana Teknik
oleh
DIMAS DHARMAWAN NIM 071910201041
PROGRAM STUDI STRATA-1 TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JEMBER
vi
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul : “Analisa Pengaturan Kecepatan Motor Induksi 3 Fasa 20HP
dengan Perbandingan kontrol PI dan PID“ telah diuji dan disahkan oleh Jurusan
Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jember pada :
Hari : Senin NIP 19610414 198902 1 001 Pembimbing Utama (Ketua penguji),
Dr. Triwahju Hardianto, S.T., M.T. NIP 19700826 199702 1 001
Pembimbing Pendamping (Sekretaris),
Andi Setiawan, S.T.,M.T. NIP 19691010 199702 1 001
Penguji I,
Dr. Bambang Sri Kaloko, S.T.,M.T. NIP 19710402 200312 1 001
Penguji II,
vii
Analisis Pengaturan Kecepatan Motor Induksi 3 Fasa 20 Hp Dengan Perbandingan
Kontrol PI Dan PID (Analysis Setting Speed Induction Motor 3 Phase 20 Hp
Comparison With PI And PID Control)
Dimas Dharmawan
Jurusan Teknk Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jember
ABSTRAK
Pada proyek akhir ini telah dikerjakan pengembangan sistem kedali kecepatan
motor induksi menggunakan kontrol PI dengan sistem DTC (Direct Torque Control).
Dengan menggunakan metode DTC (Direct Torque Control), pengaturan torsi pada
motor induksi akan lebih mudah. Kontrol kecepatan dengan metode ini telah banyak
dikembangkan dan dmodelkan melalui matlab-simulink. Pada proyek akhir ini dicoba
merealisasikan metode tersebut dengan matlab-simulink dengan menggunakan
kontrol PID. Dari hasil yang didapat kontrol PID lebih baik dari kontrol yang
dihasilkan Proposional Iintegral (PI). Ini dapat dilihat dari hasil rise time pada beban
80Nm PI 0,6 detik, peak time 0,61 detik, settling time 0.65 detik, dan pada PID rise
time yang dimiliki 0,56s detik, peak time 0,57s detik, settling time 0.62s detik.
viii
Analisis Pengaturan Kecepatan Motor Induksi 3 Fasa 20 Hp Dengan Perbandingan
Kontrol PI Dan PID (Analysis Setting Speed Induction Motor 3 Phase 20 Hp
Comparison With PI And PID Control)
Dimas Dharmawan
Jurusan Teknk Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jember
ABSTRACT
In this final project have been worked on the development of an induction motor
speed control system using PI control-based DTC (Direct Torque Control). By using
DTC (Direct Torque Control), setting the induction motor torque will be much easier.
Motor speed control with this method has been developed and modeled through a
matlab-simulink. At the end of the project is attempted to realize these methods with
matlab-simulink control system using PID control. From the results obtained PID
control is better than control with PI, it can be seen from the rise time at the load
80nm PI 0.6 seconds, peak time 0.61 seconds, 0.65 seconds settling time, and at PID
rise time 0.56 s seconds, 0.57 s second peak time, settling time 0.62 s seconds.
ix RINGKASAN
Analisa Pengaturan Kecepatan Motor Induksi 3 Fasa 20HP dengan perbandingan kontrol PI dan PID; Dimas Dharmawan, 071910201041; 2013:64 halaman; Jurusan Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Universitas Jember.
Sekarang ini banyak peralatan listrik yang menggunakan motor. Motor terbagi
menjadi beberapa macam seperti motor DC dan motor Induksi. Tetapi peralatan yang
menggunakan motor DC sangat sedikit, dikarenakan motor DC memiliki banyak
kelemahan. Kelemahannya antara lain harga motor DC sendiri sangat mahal, ukuran
motor yang sangat besar sehingga menyebabkan banyak perusahaan jarang
menggunakan dan membutuhkan pemeliharaan (maintenance) yang rutin.Maka
daripada itu,banyak perusahaan yang beralih menggunakan motor induksi. Selain
harganya lebih murah dibandingkan motor DC, motor induksi memiliki ukuran yang
lebih kecil. Tetapi motor induksi juga memiliki kekurangan yaitu sulit untuk
mengatur kecepatan. Oleh karena itu diperlukan suatu sistem kontrol untuk mengatur
kecepatan tersebut.
Motor induksi juga memiliki dua bagian utama, yaitu bagian yang diam
(stator) dan bagian yang berputar (rotor). Dua jenis rotor pada motor induksi yang
umum digunakan berdasar konstruksinya adalah jenis squirrel cage dan wound.
Bagian stator memiliki inti magnet berurat silinder yang diletakkan didalam tutup
logam dan dilengkapi pelat bed, tutup luar, dan kotak terminal batang. Pada tengah
tutup luar dipasang bearing yang menyangga batang rotor. Bagian rotor terdiri dari
lapisan-lapisan besi berbentuk silinder yang berjarak sama antar slot yang berisi
lilitan rotor.
Motor induksi yang digunakan adalah motor induksi jenis rotor sangkar
(squirrel-cage) hubungan bintang, Y. Pada motor induksi ini dapat diketahui besar
tegangan atau arus tiap fasanya. Keluaran yang dihasilkan dari motor induski tiga fasa
ini terdiri dari sistem elektrik, yaitu nilai fluks stator dan torsi elektromagnetik dan
xiii
HALAHAN PENGESAHAN... ... vi
xiv
2.4 Kontroler Proposional Integral dan derivatif ... 16
2.4.1 Kontroler Proposional ... 16
3.3 Penentuan Parameter Motor Induksi Tiga Fasa ... 26
3.4 Pemodelan Direct Torque Control ... 27
3.4.1 Pemodelan Komparator Pada Direct Torque Control……….... 27
3.4.2 Pemodelan Estimator Fluks dan Torsi Pada DTC ……….. 29
3.4.3 Perancangan Sektor Sudut Fluks Stator Pada DTC……….. 30
3.2.4 Perancangan Switching Table Pada DTC……… . 32
3.5 Perancangan Kontroler Kecepatan pada DTC ... 33
BAB 4 ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Simulasi dan Analisa ... 35
xv
4.2.1.Pengujian Kontrol Logika PI Tanpa Menggunakan Beban 80 Nm...39
4.2.2 Pengujian Menggunakan Beban 80 Nm Dengan Kontrol………..…. 43
4.2.3 Pengujian Dengan Menggunakan Beban 80 Nm Dengan Kontrol PI…...47
4.2.4 Pengujian Dengan Menggunakan Beban 80Nm Dengan PID……..….. 51
4.2.5 Pengujian Dengan Menggunakan Beban fluktuatif Dengan PI……..… 54
4.2.6 Pengujian dengan Menggunakan Beban fluktuatif...57
BAB 5 PENUTUP
5.1 Kesimpulan ... 62
5.2 Saran ……….. 62
xvi
DAFTAR GAMBAR
2.1 Bagian –bagian motor induksi ... 4
2.2 Rangkaian ekivalen dq motor induksi 3 fasa ... 7
2.3 Koordinat Transformasi Clarke ... 8
2.4 Koordinat Transformasi Park’s ... 9
2.5 Blok diagram DTC pada motor induksi... 10
2.6 Ruang vektor tegangan keluaran inverter dan bidang vektor dari enam sector ... 12
2.7 (a) Fluks histeresis komparator dan (b) Torsi histeresis komparator ... 13
2.8 Vektor tegangan inverter dan sektor switching fluks stator pada DTC konvensional……… 2.9 Blok diagram kontroler proporsional ... 17
2.10 Blok Diagram Kontroler Integral... 18
2.11 Setengah rangkaian inverter satu fasa... 21
2.12 Rangkaian penuh VSI satu fasa ... 22
2.13 Topologi dasar dari VSI tiga fasa ... 23
2.14 Sinyal tegangan keluaran dalam enam langkah ... 23
3.1 Pemodelan Komparator Pada DTC ... 28
3.2 Pemodelan Estimator Blok Pada DTC ... 29
3.3 Pemodelan sektor sudut fluks pada DTC ... 31
3.4 Pemodelan Switching tabel pada DTC ... 32
3.5 Gambar kontrol kecepatan PI pada simulink ... 34
3.14 Diagram Alir Penelitian ... 33
3.15 Diagram sistem pengaturan motor induksi 3 fasa... 34
4.1 Pemodelan simulink DTC tanpa beban ... 37
4.2 Pemodelan simulink DTC menggunakan beban... 38
4.3 Hasil Rotor Speed dalam keadaan tanpa beban kontrol PI ... 40
xvii
4.5 Hasil Scope Pada Respon Fluks ... 42
4.6 Hasil Scope Pada Respon Fluks saat diperbesar... 43
4.7 Hasil Torsi Speed dalam keadaan tanpa beban kontrol PID... 44
4.8 Hasil Torsi Elektromagnetic dalam keadaan tanpa beban kontrol PID ... 45
4.9 Hasil Scope Fluks dalam keadaan tanpa ... 46
4.10 Hasil Torsi Speed Dengan beban 80Nm Kontrol PI ... 47
4.10 Hasil Torsi Elektromagnetic dengan beban 80 Nm kontrol PI ... 49
4.12 Hasil fluks menggunakan kontrol PID ………... ... 50
4.13 Hasil Torsi Speed Dengan beban 80 Nm Kontol PID ... 51
4.14 Hasil Respon Torsi Elektromagnetic Dengan Kontol PID ... 52
4.15 Hasil Fluks Dengan Kontol PID ... 53
4.16 Hasil Respon Rotor Speed Dengan beban fluktuatif Kontrol PI ... 54
4.17 Hasil Torsi Elektromagnetic Dengan beban fluktuatif Kontrol PI ... 55
4.18 Hasil Respon Fluks Dengan beban Kontrol PI ... 56
4.16 Hasil Respon Rotor Speed Dengan beban fluktuatif Kontrol PID ... 54
4.17 Hasil Torsi Elektromagnetic Dengan beban fluktuatif Kontrol PID ... 55
xvi
DAFTAR TABEL
2.1 Pengaruh tiap – tiap vektor tegangan terhadap nilai fluks stator dan torsi ... 12
2.3 Nilai tegangan tiap – tiap vektor pada inverter ……... ... 24
3.1 Tabel Parameter Motor Induksi 3 Fasa 20 HP... 27
